L`influence du relief des montagnes sur les avalanches - Index
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SOMMAIRE INTRODUCTION I) Le déroulement des avalanches 1) Qu’est ce qu’une avalanche ? 2) Le déclenchement 3) Schémas de la physique des avalanches II) 1) 2) 3) 4) Les facteurs favorables au déclenchement des avalanches liés à la neige La neige : connaissances de bases Les différents types de cristaux et grains de neige Les causes de la diversité du type de neige Le Manteau Neigeux III) Les facteurs favorables au déclenchement des avalanches liés au substrat 1) 2) 3) 4) La pente La végétation L’érosion Le vent et les barres rocheuses CONCLUSION LEXIQUE REMERCIEMENT BIBLIOGRAPHIE ANNEXE 1 INTRODUCTION Une avalanche est une importante masse de neige qui dévale les flancs d’une montagne à une vitesse plus ou moins importante… Celles-ci se produisent généralement dans les régions montagneuses telles les Alpes, Pyrénées et autres massifs. Cependant, nous n’excluons pas qu’une avalanche ait lieu dans d’autres massifs moins pentus comme les Vosges. Le thème du Travail Personnel Encadré que vous allez lire, concernera les avalanches ainsi que l’influence du relief montagneux sur leur déclenchement. Nous expliquerons dans une première partie comment les avalanches se déroulent, dans une seconde partie, quels sont les facteurs favorables aux avalanches liés à la neige et enfin quels sont les facteurs favorables aux avalanches liés aux substrats. 2 I) Le déroulement des avalanches 1) Qu’est ce qu’une avalanche ? Avalanche : n.f Masse de neige qui dévale les flancs d’une montagne à grande vitesse emportant boue, pierre, arbres… Il faut savoir qu’une avalanche n’est pas un événement uniforme, elle peut se déclarer de différentes façons et les conséquences ne seront pas les même suivant le type d’avalanche. Il y a donc 3 types différents d’avalanches qui se démarquent principalement par les causes de leur déclenchement. Les avalanches peuvent avoir de terribles conséquences. En effet, par la puissance qu’elle dégage, une avalanche peut emporter pierres, arbres, voire même des bâtiments. On peut donc facilement comprendre que si cet événement se déclenche près d’une zone habitée, les risques sont énormes. Il y a de nombreuses victimes d’avalanches chaque année, que ce soit des randonneurs aventureux, ou même des guides de montagnes confirmés, une avalanche n’épargne personne. Les victimes d’avalanches, sont néanmoins recherchées par des équipes de secouristes équipés d’ARVA, de sondes (longues et fine tiges que les secouristes plantent dans le sol pour repérer les victimes) et finalement de pelles pour creuser jusqu’à la victime. Prévoir une avalanche est très difficile, pour protéger les zones à risques, des équipes d’artificiers sont envoyés pour déclencher des avalanches artificielles et préventives, pour empêcher tout risques aux alentour de zones habitées. 2) Déclenchement d’une avalanche Le déclenchement d’une avalanche est un phénomène assez complexe. L’avalanche se déclenche par une rupture dans l’équilibre du manteau neigeux qui entraîne un glissement d’une importante quantité de neige. Cette rupture peut être d'ordre thermique (effets climatiques) ou mécanique (effets du poids, surcharge). On peut donc distinguer par cette différence, 3 types d’avalanches : Les avalanches de neige récente, les avalanches de plaques et les avalanches de fonte. 3 Avalanche de neige récente (poudreuse) L’avalanche de neige récente survient pendant ou peu après une chute de neige. Elle résulte du mélange entre la neige et l’air, si l’inclinaison et la longueur du versant sont suffisamment importantes, un aérosol de neige va se former. Cet aérosol va donc couler le long de la pente en formant des rouleaux de neige horizontaux. La vitesse de ce type d’avalanche est très élevé et peut atteindre les 200 km.h-1 Les avalanches de neige sont ralenties par l’air et non pas par le relief, à cause de leur légèreté. Elles ne concernent que la couche supérieure du manteau neigeux qui est soufflé par l’air, et la quantité de neige déposée est de faible volume. Plus la chute de neige est importante, plus le risque d’avalanche est important. Jusqu’à 90cm de neige, le risque s’étend aux pentes dites moyennes, alors que au dessus de 90cm de chute de neige, le danger est très élevé sur tout le massif. Le risque d’avalanche ne varie pas seulement en fonction de la quantité de neige tombé, mais aussi de l’intensité. Plus la neige tombe rapidement, plus le risque est élevé. En effet la même quantité de neige tombant sans vent pendant quelques heures entraîne un risque beaucoup plus important que si elle tombe durant quelques jours. Le dernier facteur jouant sur les risques d’avalanches est la température qui joue sur la composition de la neige. Si la température de l’air est proche de 0°C, le risque d’avalanche de neige récente est vite diminué puisque la neige se tasse très rapidement et consolide donc le manteau neigeux. Au contraire si la température est plus froide, le risque dure plus longtemps car la neige reste donc sèche et légère plus longtemps. 4 Avalanche de plaques L’avalanche de plaques est du à une cassure entre deux plaques. Les morceaux qui se détachent sont très gros, et l’avalanche peut atteindre une vitesse de 100 km.h-1. Les morceaux qui se brisent pendant la descente entraînent d’énormes dégâts. Il y a deux types d’avalanches de plaques. La première et la plus dangereuse, est l’avalanche de plaques friables. Elles se forment peu de temps après une chute de neige, lorsque que les grains commencent à se souder en eux, lors d’un léger redoux ou bien lorsqu’il neige avec un faible vent. Ces plaques sont difficilement repérables ce qui engendre un très grand danger pour les skieurs. Lorsque un skieur passe sur ces plaques, ces dernières se brisent et entraînent le skieur avec elles. Elles sont donc à l’origine de la quasi-totalité des accidents d’avalanches. Les plaques à vent, se forment, comme le nom l’indique grâce au vent. Il transporte la neige ce qui brise les cristaux de neige en morceaux plus petit qui entraîne une cohésion de la neige très rapide. Pour exemple, un vent à 25 km.h-1. environ, forme en quelques heures seulement une plaque de 20 à 30 cm. Ces plaques se forment en général sur les versants abrités du vent et au voisinage des crêtes. Ce qui rend ces plaques moins dangereuses que les plaques friables, est le fait qu’elles sont repérables par plusieurs indices comme la présence de corniches (indiquant le sens général du vent), de vaguelettes de la neige sur les versants exposés au vent et d’un dépôt de neige plus ou moins important sur les arbres alentours. Ces plaques sont donc moins dangereuses car elles sont repérables, mais le risque existe quand même. Il est bon de rajouter que 80% des pentes skiables sont propices à de telles avalanches. 5 Avalanche de fonte L’avalanche de fonte survient lors d’une hausse de température (un redoux hivernal ou au printemps). La neige se gorge d’eau et lorsqu’il y a saturation, le manteau neigeux se détache et l’avalanche se déclenche. Elle peut être comparé à un véritable torrent. Sa trajectoire suit le relief en exerçant une pression très importante. Elle atteint environ 60 km.h-1. Elle peut emporter la totalité du manteau neigeux si celui-ci est déstabilisé jusqu’à sa base. Le moment de la journée et l’exposition de la pente influent sur ces avalanches. 6 3) Schéma de la physique des avalanches Pour expliquer comment une couche de neige est maintenue en équilibre sur une pente, nous réalisons un schéma. R = réaction du support (ici sol) P =poids du manteau neigeux RN =réaction normal du support, perpendiculaire au support f =réaction parallèle au support, composante tangentielle de R (force de frottement) D’après le principe d’inertie dans le système de la plaque de neige et dans le référentiel terrestre dit Galiléen : PR 0 R f R Et N Par conséquent le manteau neigeux est immobile, stable donc pas d’avalanche. 7 Nous savons que le manteaux neigeux est stable grâce à la cohésion entre cristaux de neige, grâce aux forces s’exerçant sur lui et cause de la topographie (ce que nous verrons plus tard ) Si un skieur passe sur ce manteau il va déformer les cristaux, altérer la cohésion entre cristaux et donc provoquer une fissure dans le manteau neigeux et donc la couche se détache Le schéma suivant montre pourquoi l’avalanche se déclenche quand un skieur passe Le passage du skieur provoque plusieurs choses : Avec ses skis il fissure le manteau neigeux il le découpe, il brise la cohésion des cristaux et forme donc un nouveau manteau neigeux De plus le poids skieur fait augmenter le poids P du manteau neigeux et par conséquent PR 0 Un nouveau manteau instable se forme et se détache, il y a beaucoup moins de force de frottement (car il n’y a presque plus de cohésion entre le sol et le manteau neigeux) celle-ci n’arrive plus a retenir le manteau neigeux. En effet la résultante des forces est non nulle, elle est parallèle à la pente, dirigée vers le bas. D’après la seconde loi de Newton, le vecteur variation de vitesse est lui aussi parallèle à la pente et dirigée vers le bas et par conséquent l’avalanche se déclenche. L’avalanche va se déclencher 8 II) Facteurs favorables aux avalanches liés à la neige 1) La neige : connaissances de bases Pour commencer, répondons à quelques questions très simples : - « Qu’est ce que la neige ? » Définition du dictionnaire : Neige, subst. Fém. Vapeur d’eau atmosphérique congelée généralement sous forme de fins cristaux blancs qui s’agglomère en flocons et s’éparpillent du ciel sur la terre. En d’autres termes, la neige est une des variantes des aspects de l’eau. -« Pourquoi est-elle blanche ? » Elle est en réalité légèrement bleutée : la neige réfléchit de façon identique toutes les couleurs du spectre lumineux visible, mais la glace absorbe légèrement moins le bleu que les autres couleurs. Cette nuance est particulièrement visible en présence de grandes épaisseurs de glace, par exemple sur les glaciers. - « Comment se forme t-elle ? » ou encore « D’où viennent les flocons ? » Les cristaux de neige se créent et grossissent dans les nuages. Tout commence par une gouttelette d’eau, maintenue à des températures où elle devrait théoriquement se trouver sous forme de glace : pour geler, il faut qu’elle rencontre une particule de poussière (événement rare lorsque l’air est très pur). Lorsqu’elle en rencontre une, le noyau du cristal se forme. Celui-ci a une forme hexagonale, reflétant l’arrangement des molécules d’eau dans la glace. A partir du noyau, le cristal va croître, soit par les facettes, soit par les arrêtes. Selon les cas, on aboutit à des formes compactes ou à une forme ramifiée : la fameuse étoile de neige. Les modes de croissance dépendent des conditions qui règnent dans le nuage. Celles-ci ne sont pas homogènes, et un cristal suit en général les deux types de croissances simultanément. D’où une très grande variété des formes de cristaux. A cela s’ajoute des phénomènes de givrage, c’est-à-dire la congélation des gouttelettes d’eau sur les cristaux. La forme du cristal initial disparaît plus ou moins sous un aggloméra de petites particules de glaces. Il existe ainsi de nombreuses formes de cristaux et de nombreuses classifications. Dans le cas particulier du givre de surface, la formation du cristal se déroule au sol et non dans les nuages : elle est du à une condensation solide sur la surface de la neige. 9 Les premières études des cristaux de neige se limitaient à décrire les différentes formes qu'ils pouvaient prendre. Aujourd'hui, on en fait une approche plus scientifique, avec des moyens plus développés, dans le but de comprendre leur formation et leur évolution. L'étude des cristaux a notamment pour objectif d'expliquer comment les transformations des cristaux peuvent aboutir au phénomène d'avalanche. La formation de la neige nécessite donc trois conditions : -la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère -une température inférieure à 0°C -la présence de particules dans l'air (sable, fumée, poussière,…) Note : Certains nuages annoncent qu'il va neiger. Leur altitude, et par conséquent leur température, conduisent à la formation de différents types de flocons de neige. Ainsi, les nuages de haute altitude, comme les cirrus ou les cirrostratus, donnent naissance à des flocons de neige en forme d'étoile. Les nuages de moyenne altitude, comme les nimbostratus, donnent lieu à des flocons aplatis ou en aiguilles. Enfin, les nuages de plus basse altitude, comme les stratus, permettent l'apparition de flocons de neige variés. 2) Les différents types de cristaux et grains de neige Dans la première partie « Le déroulement des avalanches », nous avons vu qu’il existe différents types d’avalanches (ex : avalanche de plaque, de neige humide, …). Maintenant nous allons voir que c’est dû à l’existence de différents types de cristaux de neige : 2.1 Les cristaux de neige fraîche Ce sont les cristaux de neige que l'on peut observer quand il neige par température négative, sans vent. Directement issus des nuages où ils se sont formés, ils n'ont subi aucune transformation. S'ils ont tous une structure de base hexagonale, leur forme peut varier de façon importante. 10 On distingue dix grandes familles dont les plus remarquables sont les étoiles, les plaquettes et les aiguilles ou colonnes. Ces trois familles sont les formes de base à partir desquelles se déclinent les autres. La plus caractéristique est l'étoile de neige fraîche, avec ses six branches Elle mesure de un à cinq millimètres. Les branches (appelées aussi dendrites) imbriquées les unes dans les autres confèrent aux cristaux de neige une certaine cohésion (ce qui signifie que les cristaux de neige adhèrent les uns aux autres, sont "attachés" les uns aux autres), dite « de feutrage ». Cet enchevêtrement permet à la couche de neige de pouvoir tenir sur des pentes très raides, voire verticales. La cohésion de feutrage est fragile (la neige est poudreuse) et de courte durée (quelques heures à quelques dizaines d'heures). Les autres types de neige fraîche possèdent moins cette cohésion, du fait de leur structure moins « dendritique ». Une couche de neige fraîche a généralement une faible masse volumique (50 à 150 kg/m3). Cela est dû au fait qu'elle contient beaucoup d'air : de l'ordre de 90 % de son volume. La grande quantité d'air contenu dans une couche de neige fraîche lui donne une autre importante propriété : son pouvoir d'isolation thermique. En effet, l'air étant un très bon isolant thermique, plus la neige en contient, plus son pouvoir d’isolation thermique est élevé (ce qui explique que les Igloo protège bien du froid).Une dernière propriété importante de la neige fraîche est son pouvoir réfléchissant des rayonnements solaires. Les cristaux de neige fraîche renvoient 90 % environ du rayonnement solaire qu'ils reçoivent. Ils n'en absorbent par conséquent qu'une très faible partie. Le soleil n'a donc qu'une action de réchauffement très limitée sur une couche de neige fraîche. 2.2 Les particules reconnaissables Elles doivent leur nom au fait qu'en les observant, on peut encore dire de quel cristal elles sont issues, car sa forme est reconnaissable. En générale, il s'agira d'une étoile de neige fraîche dont deux ou trois branches seront cassées. Leur taille est du même ordre de grandeur que les cristaux de neige fraîche, mais moins homogène. Une certaine cohésion (de feutrage) subsiste entre des particules reconnaissables. Mais puisqu'il y a moins de branches, il y moins de possibilités d'enchevêtrement. 11 À ce stade d’évolution, on peut également observer des particules plus arrondies et déjà un peu soudées entre elles par de petits ponts de glace, qui confèrent à la couche de neige une cohésion dite "de frittage", faible dans ce cas. Les ponts de glace sont toutefois peu nombreux. Ainsi, même en présence simultanée de ces deux types de cohésion, une neige de particules reconnaissables est une neige très poudreuse, dans laquelle on s’enfonce en marchant. Une couche de particules reconnaissables a une masse volumique de 100 à 200 kg/m3. La proportion d'air étant encore importante dans une telle couche, son pouvoir d'isolation thermique est très bon. 2.3 Les grains fins Les grains fins sont de petites particules (moins de 0,5 mm), plutôt sphériques. Ils sont caractérisés par leur cohésion de frittage : de nombreux petits ponts de glace soudent les grains fins à leurs voisins, au niveau de leur point de contact. C'est le type de neige que l'on trouve typiquement dans les corniches et les congères (= amas de neige formé par le vent). C'est aussi celle avec laquelle il est le plus facile de découper des blocs avec une pelle ou une scie pour construire un igloo.Leur masse volumique est assez élevée : 200 à 400 kg/m3. Contenant moins d'air, une couche de grains fins est moins isolante du froid. Par contre, son pouvoir réfléchissant des rayonnements solaires est encore élevé, grâce à la petite taille des grains. Le soleil (surtout en plein hiver où il "tape" moins fort qu'au printemps) aura du mal à réchauffer une couche de grains fins. 2.4 Les grains à face plane Ce sont des grains qui présentent, comme leur nom l'indique des faces planes, mais aussi des angles marqués. Leur taille est de l'ordre du millimètre, parfois un peu plus et la masse volumique d'une couche de "faces planes" est environ de 250 à 350 kg/m3. Par contre, leur principale caractéristique physique et différence avec les cristaux et grains vus plus haut est l'absence de liaisons avec leurs voisins : la cohésion d'une couche de grains à faces planes est très faible, voire nulle. Quand on prend des "faces planes" dans la main, ils coulent entre les doigts. 12 2.5 Les gobelets Les gobelets sont également des grains anguleux. Ils se présentent sous forme de pyramides généralement creuses et peuvent mesurer plusieurs millimètres. Ils ont globalement les mêmes caractéristiques physiques que les grains à faces planes, en particulier l'absence de cohésion entre les grains. Ils auront de ce fait le même comportement mécanique et faciliteront donc le glissement des couches de neige. 2.6 Les grains ronds Les grains ronds se distinguent de tous les autres, car ils sont caractéristiques de la neige humide (ou mouillée, qui contient, ou a contenu, de l'eau liquide dans les espaces entre les grains), alors que les cas précédents correspondent à la neige sèche (les espaces entre les grains ou cristaux ne contiennent que de l'air). Ils sont généralement sphériques, lisses et font parfois plusieurs millimètres de diamètre. La masse volumique d'une couche de grains ronds est élevée : 350 à plus de 500 kg/m3. À cause de leur grande taille, ils absorbent une part importante de l'énergie solaire et se réchauffent donc vite en plein soleil (une couche de neige de printemps superficielle de 30 cm d’épaisseur fond en quelques heures). La cohésion d'une couche de grains ronds est variable et de deux types. Si l'eau présente entre les grains est liquide et en faible quantité, elle a tendance à maintenir les grains les uns contre les autres (effet de ventouse) : on parle de cohésion capillaire. Par contre si la quantité d'eau liquide augmente, elle a un effet inverse : elle fait perdre à la neige sa cohésion. En revanche, si cette eau gèle, elle va souder très fortement les grains ronds les uns aux autres. La neige sera alors très dure et souvent glissante : on parle de croûte de regel. La cohésion est donc qualifiée elle aussi "de regel". C'est la plus résistante des quatre cohésions que nous avons vues. 13 3) Les causes de la diversité du type de neige S’il existe différents types de neige, c’est parce qu’il existe différents facteurs qui jouent sur la structure de la neige. Ce sont essentiellement les facteurs météorologiques qui modifient la structure de la neige. 3.1 L’exposition de la neige au soleil et la température : Quand le soleil est présent, ses rayons réchauffent la neige et la fait fondre. Ce phénomène augmente avec l’aspect réfléchissant de la neige. Quand la température est suffisamment basse, l’eau gèle et forme des plaques de glaces plus ou moins grandes qui solidifient la neige. Ainsi, ont aura une avalanche de plaque. Si la température n’est pas trop basse et que toute l’eau ne gèle pas, on aura plutôt une avalanche de neige humide. Le versant sud est généralement plus exposé au soleil que les autres cotés. 4) Le Manteau Neigeux La stabilité du manteau neigeux varie en fonction de son évolution. En effet, dès que la neige se dépose à la surface du sol, elle commence à se transformer selon une suite de phénomènes physiques en relation avec les conditions météorologiques. Le résultat est un manteau composé de couches de neige très différentes. Selon les caractéristiques de ces couches successives et leur évolution, le manteau neigeux peut devenir stable ou instable, ce qui peut provoquer des avalanches ou faciliter leur déclenchement. Ainsi, dans une pente avalancheuse, de très faibles charges supplémentaires, telles que le poids d'un skieur par exemple, suffisent généralement pour rompre l'équilibre et déclencher une avalanche. 14 4.1 Définition Le manteau neigeux est un empilage de couche de neige au caractéristique de cohésion, de densité et de teneur en eau liquide très différentes. 4.2 Formation Lorsque les précipitations neigeuses atteignent le sol, si les conditions atmosphériques sont réunies, elles vont s'accumuler. Le renouvellement de ce phénomène va provoquer une accumulation de couches neigeuses. Le manteau neigeux formé sera soumis à des contraintes mécaniques et à des flux énergétiques qui entraîneront des déformations dans sa structure. 4.3 Energie et forces subies par le manteau neigeux -Le Soleil Le soleil apporte de la chaleur au manteau neigeux. Cet apport varie en fonction de l'état de la surface de celui-ci et de la quantité d'énergie fournie. La neige réfléchie beaucoup plus d'énergie solaire qu'elle n'en absorbe. Environ 70% des rayons solaires sont renvoyés dans l'atmosphère. -La Pluie Les chutes de neiges peuvent refroidir le manteau ou le réchauffer. Cela va dépendre des températures du manteau et des précipitations. La pluie apporte de la chaleur comme le soleil, mais en plus petite quantité. Une pluie de 10 mm à 5°C fait fondre 1 cm de neige ! En plus de la chaleur la pluie va humidifier le manteau, ce qui se traduit par un tassement. 15 -L’air et le rayonnement thermique Que représentent ces flèches rouges et bleues ? Le transfert thermique s’effectue toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid (comme nous le verrons très bientôt en cours). Les échanges entre l'air ambiant et le manteau neigeux sont continus. Ces échanges de chaleur s’accélèrent avec le vent. Un vent de Sud soutenu peut en quelques heures faire fondre la totalité du manteau neigeux. La neige émet un rayonnement infrarouge continu. Par nuit claire, cette perte de chaleur peut se traduire par une diminution importante de la température sur la surface du manteau. Ce rayonnement est moins important par temps nuageux, car les nuages absorbent et émettent, eux aussi, un rayonnement infrarouge. -Le Vent Quand il y a du blizzard (ou un vent soutenu), les cristaux sont brisés en grains minuscules aux arêtes vives. Au repos la neige devient cohérente. La plaque se forme avec ces cristaux brisés qui se soudent mal aux couches sous-jacentes => les couchent de neiges différentes sont moins bien tenues les unes aux autres. 16 III) Facteurs Favorables Aux Avalanches liés au substrat En plus des phénomènes météorologiques, physiques (transformation des cristaux de neige…) et de l'état du manteau neigeux (selon les différentes couches de neige), il existe des causes topographiques (plan d’un terrain, configuration) propices au déclenchement des avalanches. 1) la pente Celle-ci joue un rôle essentiel car bien entendu plus son inclinaison ou gradient est forte plus la neige aura du mal à tenir sur celle ci. A partir de 20° de dénivellation d’une pente, la neige a de plus en plus de mal à s’y accrocher. Pour un skieur il est très important de bien juger de l’inclinaison de la pente avant de s’aventurer sur une piste (hors piste). En effet c’est à quelques degrés près que se jouera le déclenchement d’une avalanche. Bien entendu la neige est soumise au loi de la pesanteur elle a tendance à glisser sur la pente et lorsqu’il s’agit de centaines de mètres cubes de neige qui dévalent une pente à des dizaines de mètres par seconde on comprend mieux le sens du mot avalanche. 2) la végétation Une végétation courte (arbuste, herbe spécifique des régions montagneuses, rhododendrons par exemple) est un facteur très important qui favorise l’avalanche, pire encore si cette herbe est couchée. Lorsque celle-ci recouvre entièrement une pente, elle empêche les premiers flocons de se tasser sur le sol, ainsi les cristaux de neige ne sont pas assez soudés les uns aux autres. Lors d’une rupture du manteau neigeux cette végétation favorise le glissement d’une couche de neige et donc l’avalanche se déclenche. 17 Pelouse de l'alpin supérieur dominée par Carex curvula subsp. rosae et Kobresia mysuroides à 2850 m d'altitude Fond du vallon de Roche Noire près du Lautaret. La Meije en arrière-plan Maintenant les forêts : plus elles sont denses plus elles favorisent l’encrage, la stabilité du manteau neigeux. Les troncs ou branches d’arbres retiennent la neige. De plus les arbres touffus freinent les effets du vent, ils empêchent par exemple la formation des congères…Plus un sol est boisé moins il est sensible au risque. Cependant, il existe un danger dans la famille des conifères, les mélèzes sont beaucoup moins sécurisants que les sapins. En effet, à l’automne, ils perdent leurs épines, celles-ci s’accumulent sur le sol. Par conséquent elles forment un sol instable qui une fois recouvert de neige, favorise le déclenchement de l’avalanche. Les roches lisses et champs de pierres forment aussi des surfaces de sol lisses et ainsi il y a beaucoup moins de frottement entre le manteau neigeux et le sol. 18 Pelouse en gradins sur pente forte de l'alpin supérieur (2700 m) dominées par Sesleria coerulea et Festuca quadriflora (gauche) ou par la Festuca cf violacea (droite) 3) L’érosion En géomorphologie l’érosion est le processus de dégradation et de la transformation du relief causé par des agents externes (eaux, vent …).Un relief dont le modelé s’explique principalement par l'usure est dit relief d’érosion. L’érosion est donc un phénomène naturel qui façonne les montagnes. Ainsi plus le gradient d’une pente est grand et plus la pente est longue, plus l’eau érodera le sol. En effet par exemple lorsqu’il pleut, l’eau (agent d’érosion) tombe sur le sol, si ce sol est déjà légèrement pentu, l’impact de la goutte de pluie va emporter avec elle les petites particules, poussières ou grains de sables issus de la désagrégation de la roche, vers le bas de la pente. Lorsqu’il pleut beaucoup ce phénomène s’accélère et ces petits grains sableux ou argileux sont emportés vers l’aval de la pente et formeront plus tard un dépôt détritique, alluvions ou autres. Les plus grosses particules, de plus grosses tailles, elles restent sur la pente car l’eau n’arrive pas à les emporter. C’est donc lorsque ce phénomène se répète qu’une pente se crée et que son dénivelé augmente. Bien évidemment une pente se crée aussi à cause du vent qui emporte les grains de sables ou à cause d’autres éléments… L’érosion augmente lorsque le sol n’a qu’un faible couvert végétal ou de résidus. Ces végétaux et résidus protègent le sol des impacts des précipitations, de l’effet desséchant du soleil et du vent. La végétation ralentit la vitesse de l’eau de ruissellement et permet une meilleure infiltration de l’eau en ralentissant le phénomène de l’érosion .Ainsi l’érosion est donc favorisée par : -La pente, plus elle inclinée plus l’érosion y sera importante car les grains de sables sont plus facilement emportés en aval par l’eau. -La présence de végétation, plus un sol est recouvert de végétaux (branches, mousses, feuilles, plantes..) mieux celle-ci est protégée contre l’impact des gouttes de la pluie, contre l’effet de dessèchement du soleil et du vent. 19 -Le climat, selon les régions la différence brutale de température entre le jour et la nuit peut faire contracter et éclater une roche, elle se dégrade donc plus vite. De plus toujours selon les régions il y a plus de vent ou d’orage que d’autres (les pluies d’orage sont beaucoup plus violentes que des pluies normales donc plus érosives). -La composition physique (roches tendre) et chimique (roche soluble), prenons l’exemple du grès Vosgien qui est très friable par rapport à un granit, qui font intervenir plusieurs types d’altérations. L’altération Mécanique qui se produit sous l’effet de force physique -La Désagrégation: elle se produit sous l’effet d’action mécanique comme l’eau, le climat. Dans certaines régions les variations de température (très chaud puis très froid) entre le jour et la nuit, est suffisant pour faire dilater ou contracter une roche, des fissures se créent et les roches se cassent. -La Gélifraction : l’eau s’infiltre dans ces fissures et lors de températures négatives elle gèle, elle augmente de volume, crée une pression dans la fissure et donc elle fait éclater la roche -Les plantes: leurs racines poussent et grandissent dans ces fissures, elles élargissent les fentes et cassent la roche -Le vent : il emporte avec lui les poussières et débris de la roche qui se situent entre les fissures ou dans les arènes granitiques. Il n’y a donc plus de protection, donc d’autres morceaux de roche se brisent et sont emportés L’altération Chimique -L’oxydation : réaction entre l’eau et l’air qui entraîne une dissociation des cristaux à l’intérieur d’une roche -Hydratation : réaction chimique entre l’eau qui s’infiltre dans les roches et les minéraux qui la compose, certaine eau pure attaque ces minéraux qui se détériorent plus vite que d’autres selon la réaction qu’ils auront avec l’eau. Ceci provoque en plus une augmentation du volume -Dissolution : la roche se dissout avec l’eau et peut entraîner la formation d’altérités (roches formées par l’altération d’autres roches) Par conséquent la dégradation d’un sol et donc la formation d’une pente par l’érosion est un phénomène complexe qui fait intervenir plusieurs éléments comme le vent, l’eau, l’altération mécanique, physique, chimique…et donc l’érosion amène progressivement les roches en surface du sol. Nous avons vu qu’un sol composé de roches en surface favorise l’avalanche. Ainsi plus un sol sera couvert de végétaux moins il y aura d’érosion et moins la roche effleure en surface => le risque d’avalanche sera minimisé. 20 4) Le vent et les barres rocheuses Tout d’abord voyons comment se forment ces barres rocheuses : Prenons un sol composé de granite en surface et en dessous de l’argile .Ce granite en surface possède quelques fissures, l’eau va s’infiltrer dans ces fissures et nous avons vu avant comment elle va le détériorer. Peu à peu l’argile va se retrouver en surface à coté du granite, là où l’eau pourra entrer en contact avec lui. L’eau va ainsi éroder beaucoup plus rapidement l’argile que le granite, on parlera d’érosion différentielle, le granite va ainsi former la barre rocheuses et va « grandir » peu à peu. Les schémas suivants nous l’illustrent 1) 2) 21 3) Les barres rocheuses ne sont pas non plus à négliger, elles représentent d’énormes risques pour les skieurs. Les barres rocheuses vont former une différence entre la hauteur de la roche avec le sol de côté. Lorsqu’il neige et que le vent souffle, cela provoque une énorme congère dans cette différence de hauteur. Si un skieur passe à ce moment de la barre rocheuse sur la congère, il ne remarque pas qu’il change de terrain, et par conséquent il va pousser la masse de neige et déclencher une avalanche. Les deux schémas suivant nous récapitulent tout cela : Formation de la congère 22 Passage du skieur et déclenchement de l’avalanche 23 CONCLUSION Le but de notre TPE est de répondre à la question « Comment se forment les avalanches ? » Ainsi, nous avons vu qu’il existait trois types d’avalanches : les avalanches de neige récente, les avalanches de plaques et les avalanches de fonte. Nous avons également vu que s’il existait différents types d’avalanches, en effet pour qu’une avalanche se forme, il faut avoir une combinaison de deux facteurs important : la neige et le substrat. *La neige peut se présenter sous des formes très variées selon qu’elle soit fraîche ou ancienne, tassée ou pas,… *Le sol qui va supporter la neige peut aussi se présenter sous des formes très variées tel qu’une pente forte ou faible, une végétation courte, dense ou inexistante,… La neige et le substrat sont donc INDISSOCIABLES. En effet, il est possible d’avoir une inclinaison parfaitement favorable au déclenchement d’une avalanche mais une neige qui ne correspond pas à l’inclinaison pour qu’il n’y ait pas d’avalanche. Inversement, il est également possible d’avoir une neige propice au déclenchement d’une avalanche mais une inclinaison insuffisante pour qu’il ne se passe rien. Une avalanche se déclenche donc dès que la neige et le substrat se combinent parfaitement pour répondre aux critères d’un des trois types d’avalanche. 24 Lexique Arva : Un ARVA, acronyme pour appareil de recherche de victimes d'avalanches, est un appareil électronique fonctionnant sur piles et qui émet un signal radio de faible portée. La plupart des ARVAs disposent également d'un mode réception - qui permet de localiser un appareil émetteur. Pour pouvoir retrouver une victime sous avalanche à l'aide d'un ARVA, il faut donc que la victime soit elle même équipée d'un ARVA, et que celui-ci soit en position d'émission. Congères : Amas de neige entassée par le vent. Gradient : Inclinaison d’une pente. Rhododendron : Arbrisseau de montagne, cultivé pour ses fleurs ornementales. Encrage: Stabilité du manteau neigeux REMERCIEMENT Nous remercions les professeurs Mme SCHREYECK et M FORTMANN pour leur aide, leurs conseils et toute la patience qu’ils nous ont apporté. Nous remercions également les documentalistes pour nous avoir apporté des adresses très utiles qui nous ont beaucoup aidé dans nos recherches. 25 Bibliographies http://www.scirus.com/srsapp http://sciencepresse.qc.ca/ http://infoscience.fr/index.php3 http://physicsweb.org/ressources/Publishing/magazines/ http://prim.avalanche.net/actu/archives/avalanches.html http://www.dinosoria.com/avalanche.htm http://fr.wikipedia.org/wiki/Avalanche http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89rosion http://montagnesdannecy.free.fr/ski_alpinisme/pages/avalanche.html http://ancy.free.fr/articlePDF/Avallng.pdf www.irma-grenoble.com/04risques-naturels/avalanches.htm http:///lgge.ujf-grenobles.fr/ http://the.epfl/-ih/page.1685.html dossiers : Dynamique_des_avalanches.pdf Snow-avalanche.pdf Hydrologie.pdf http://www.prevention.ch/avalanches.htm http://users.belgacom.net/renedec/pagesci8.html http://www.di.ens.fr/~granboul/enseignement/formes/cristauxneige/ http://club.ffme.fr/gum38/ski/avalanche-def.htm Et sans oublier le site le plus utilisé dans le domaine de la neige et des avalanches http://www.anena.org/ Association national pour l’étude de la neige et des avalanches. http://wa.slf.ch Pour les images http://avalanche.fr Pour les images http://www.skitour.fr/ Pour les images Des revues La recherche n°383 pages 73/77 Pour la sciences n°269 page 52/59 Pour la sciences n°187 pages 54/61 Revue scientifique « Aléas et enjeux » Les risques majeurs INV : 15061 CB : 9991 + Dossier «Quand la montagne se déchaîne » Emission « c’est pas sorcier » sur les avalanches. 26 ANNEXE : Au II : Classifications des cristaux de neiges : Exemple : *Classification de l'International Commission on Snow and Ice : 27 *Classification de Nakaya : *Classification de Magono et Lee (amélioration de la classification de Nakaya): 28
